新能源接入后电网稳定性协调及控制技术探究

新能源接入后电网稳定性协调及控制技术探究

龚志辉

广西漓昇电力建设有限责任公司 广西 桂林 541001

摘要：电能在我国社会经济的快速发展，特别是在我国居民生活中发挥着非常重要的作用。各行各业都需要电能的支持才能顺利开展。电能是各行业平稳发展的前提和基础。随着人们对电能需求的不断增加，我们集中精力开发新能源，破坏当地稳定的生态环境，环境保护问题也越来越严重。在能源开发和生态系统中，我们必须找到一个平衡点，新能源电力的环保将是电力工业未来发展的一大方向。

关键词：新能源接入；电网稳定性；协调控制；技术

1新能源电力发展现状

1.1风力发电

通过相关调查，我们发现现阶段我国新能源发展主要有三个方面。这三个方面中最受欢迎的是太阳能发电和风力发电，它们不仅为社会和用户提供高质量的电能，而且具有高效率。风力发电在新能源电力中占有一定的地位,首先，我们可以确保这种发电方式不会破坏当地的生态环境。风力发电本质上是一种清洁能源。在使用电能的同时，我们还可以减少煤炭和石油的使用，这会对大气造成污染，染色受到有力的控制。另外，我们也知道，我国风电分布很广，所以风资源非常丰富，绝大多数地区可以充分利用风资源，通过利用风能资源，满足人民和社会对电力供应的基本需求。另外，我国的风能资源集中在内蒙古等地区，因此在这些地区发挥风力发电的优势，不仅可以保证当地用电的稳定，还可以将电力输送到周边地区。另外，风力发电在电能方面的稳定性特别好，它不易受到外界因素的干扰，降低了利用电能的稳定效果

1.2太阳能

太阳本身聚集了无数的能量。太阳能在中国也是一种丰富的资源。我们也可以利用太阳能同时发展经济和保护生态系统。根据中国的地理环境和地理位置，约四分之五的地区太阳能分布广泛。西藏银川等太阳能资源丰富的地区可以利用这些太阳能发电。太阳能发电的主要步骤是合理地收集和储存太阳能，并将储存的太阳能转化为电能。同时，在整个转换过程中还需要用到相关的发电技术。比如我国重点研究的光伏发电，可以直接将光能转化为电能。发电原理依靠半导体设备吸收太阳的一些能量波。在这个过程中，我们需要使用单晶硅电池等设备。

1.3水力发电

水电也是一种非常流行的能源开发方式。最重要的是，这种发电方式能有效地回收利用相关能源，在生产过程中不会对当地环境造成破坏和污染。水资源在我们的生活中随处可见，水也是整个自然界最强大的能源，因此它也承担着发电中一项难得的任务。我们可以利用相关的物理原理把水的重力势能转化为电能。是的，水力发电所需的外观条件相对困难。为了成功地进行水力发电，需要做大量的准备工作。此外，它还容易受到地理影响。比如，一些缺水的地方就不适合这种水力发电。另外，水量有时与天气季节有关，这给水电发电带来了很多不稳定因素。所以有时候我们可以进行水电发电，为居民和社会提供稳定的电力资源，但是如果遇到降水量很少的季节，那么我们就不能通过这种方式保证电力的稳定输送。

2新能源接入对电网的影响

2.1 对电压稳定性的影响

常规配电网从发电厂到负载端呈辐射状,电压沿馈线方向逐渐降低。电网中所有节点在正常运行和遇到干扰时能够维持电压水平的能力决定了整个电网的电压稳定性。通常电压不稳定是由于局部节点发生扰动造成的,但是当局部节点发生过大干扰则有可能导致整个电网电压崩溃。当将大规模的光伏系统引入电网时,其间歇性和随机性成为电网中电压最不稳定的节点。当阳光充足时光伏系统可显著抬高电网电压,有利于防止电压跌落;一旦云层遮挡光伏发电系统可能出现短时间出力迅速下跌,进而造成电网电压下降或闪变。光伏发电占比巨大,总装机容量低,光伏发电并网对电网电压的稳定性影响尤为突出。

2.2对继电保护装置的影响

常规放射型配电网中潮流模式单一,不存在转移电流。在已建成的电网中存在大量继电保护装置,这些装置通常只考虑了单一方向潮流。但由于太阳能系统受地理位置限制通常在电网边缘接入,造成系统潮流流向发生大幅度变化,进而造成继电保护装置的错误动作,如差动保护灵敏度降低、距离保护失灵、重合闸重合失败等,如更换原有配电网继电保护装置则需大量成本。

2.3谐波影响

目前电网和光伏系统中大量使用电子器件。当大规模间歇性能源接入电网时,会因为系统中开关器件频繁通断,形成开关频率附近的谐波分量,导致电网电压、电流波形产生畸变,进而对系统中电子器件、控制器、变压器、用户等造成不利影响。目前研究表明,在间歇式可再生能源接入位置不变的情况下,其出力占总负荷比例越高造成电网电压总谐波畸变率越大。

2新能源接入后电网稳定性协调及控制方案

2.1总体思路

在新时期电网规划过程中，要从能源结构、稳定影响等方面入手，本着安全可靠、均衡协调、适度推进的原则，建立良好的稳定协调控制方案，从根本上提高电网的实力和效益新能源接入后的消费能力，从而保证电网安全稳定运行。基于新能源的电网规划设计主要考虑两个方面：电网性能。预测性、全面性、可靠性、安全性、稳定性和灵活性；电网效率。新能源等设备接入、外电接入、节能调度、调峰电价、配电及配套措施。

在电网性能分析过程中，要从可预测性、全面性、稳定性等指标入手，确定新能源接入后电网的运行状态，分析电网能否满足安全稳定指标的要求；经济效益。从电网运行和社会效益出发，合理选择新能源接入装置，制定合理的电网规划方案，确保新能源接入后的节能调度、调峰和用电，使系统可靠稳定供电。

2.2规划方案

2.2.1建立坚强新型电网

为保证新能源的顺利接入，在电网发展过程中应加大基础设施建设，有效解决电网老弱问题。特别是在环网框架的规划设计过程中，要根据预测的新能源接入规模，合理增加电网回路，形成星形环网，确保电网安全稳定传输。如广东省某地区电网改造过程中，根据区域风电接入现状，根据风电机组运行需求和风电接入规模，可以合理预测电力变化，可以确定电网的长期运行状态，形成电网结构性能和用电能力的准确评估报告。根据上述报告，有关单位协调优化电网风电机组，调整传统电网结构，形成适合风电接入的新型电网体系，全面提高电网安全保障能力，做好新能源准入的基本保障。

2.2.2合理规划功能模块

新能源并网后，电网系统会有明显的变化，特别是在功能模块上，要根据风能和太阳能的不同，形成合理的有功功率控制和无功功率控制系统，尽量减少频率波动对电网和电网的影响使其处于安全稳定状态。

有功功率控制：自动控制有功功率变化率；自动接收调度部门指令，根据调度输出曲线调整有功功率输出；自动计算电场最大发电容量。无功功率控制：电场电压、功率因数自动控制；自动接收调度指令，按要求调整电场出口无功功率或合流点电压；在线监测：监测电场谐波电压、谐波电流、闪变，电压波动等电能质量参数；实现主站通信；响应主站下达的各种指令；子站自动生成在线监测数据报表；将测试数据自动上传到电网公司主站。功率预测：可实现电场有功功率的日前、超短期预测；具有与调度部门的通信功能，定期上报预测结果；具有自动接收气象数据的功能。穿越保护：具有低压穿越、低频穿越和有功功率恢复功能。

2.2.3开展智能协调控制

随着智能电网建设的不断深入，智能控制系统还可以完成新能源接入过程中的协调和优化，即在实时监测、分析和决策的基础上，完成接入后的负荷调整和功率调整，智能切换等，消除电网孤岛对区域输配电的影响。

主站设计。基于电网稳定的智能控制系统的主站应具有通信功能、数据处理功能、专家分析和决策功能等，应能将所有的值（包括电网参数、性能参数、运行参数等），通过数据分析和专家决策，快速确定新能源并网后电网的稳定性，并根据区间电压、频率变化、电力情况形成控制指令，等发生孤岛问题时，及时进行开关保护，保证可靠供电。

副站设置。本部分设计过程中设置并掌握了通信装置、数据采集装置。智能电表、干扰监测装置、频率检测装置等数据应根据电网情况进行采集，并通过GPRS、载波、5g网络等方式传输到上位机系统，借助HDLC协议实现通讯畅通，从而为新能源接入后电网的运行管理提供可靠的数据支持。同时，在变电所内设置智能开关装置和智能保护装置，如联动开关、断路器等，根据主站下达的决策指令进行相应的投切保护动作。

2.2.4电网效益优化

新能源接入后，应根据电网稳定需求设置合理的调峰方案，形成不同层次的输出系统，全面提高新能源的利用效率。在调峰过程中，可以以火电、水电等新能源发电为基本负荷，以热电为腰部负荷。根据实际供需情况，可适当提高基本负荷出力率，以减少传统火力发电的能量损失。同时，在调峰过程中，需要在能量输入下做很多补偿机制，挖掘调峰潜力。

结论

综上,新能源接入会造成电网电压、电网功率等出现明显波动,部分情况下甚至会引起变频或干扰问题,导致电网的安全性和稳定性受到影响。为解决上述问题,电网规划设计中应把握好电网性能和效益指标两部分内容,在该基础上加强电网基础建设,设置好功能模块和协调控制系统,从根本上改善电网新能源消纳能力,全面推动我国新能源电网的建设和发展进程。

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